[论文解读] What is "system" : the arguments from the decoherence theory

M. Dugić|ArXiv.org|Mar 10, 1999

Complex Systems and Dynamics参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文研究了退相干理论中定义量子'系统'的物理标准，提出系统与环境之间相互作用哈密顿量的可分性（在非纠缠基下对角化）是定义该标准的关键。研究表明，'系统'与'环境'通过此条件相互定义，且复合系统中局部相互作用的可分性条件相互依赖，从而为通过哈密顿量结构识别系统提供了一个框架。

ABSTRACT

Within the decoherence theory we investigate the physical background of the condition of the separability (diagonalizability in noncorrelated basis) of the interaction Hamiltonian of the composite system, "system plus environment". It proves that the condition of the separability may serve as a criterion for defining "system", but so that "system" cannot be defined unless it is simultaneously defined with its "environment". When extended to a set of the mutually interacting composite systems, this result implies that the separability conditions of the local interactions are mutually tied. The task of defining "system" (and "environment") via investigating the separability of the Hamiltonian is a sort of the inverse task of the decoherence theory. A simple example of doing the task is given.

研究动机与目标

• 在退相干理论的背景下，识别定义量子'系统'的物理标准。
• 研究相互作用哈密顿量的可分性在区分系统与环境中的作用。
• 通过可分性条件探索系统与环境定义之间的相互依赖性。
• 将可分性标准扩展至多个相互作用的复合系统。
• 将系统的识别问题置于退相干理论的逆问题框架中。

提出的方法

• 在退相干理论背景下，分析由'系统'与'环境'组成的复合系统的相互作用哈密顿量。
• 将非纠缠基下的对角化条件应用于相互作用哈密顿量，作为可分性的判断标准。
• 通过此可分性条件推导系统与环境定义之间的相互依赖关系。
• 将分析扩展至多个相互作用的复合系统，以展示可分性约束的相互关联性。
• 通过一个简单模型示例，说明基于哈密顿量结构识别系统的逆任务。

实验结果

研究问题

• RQ1 在退相干理论中，何种物理条件可实现对量子系统与环境的清晰区分？
• RQ2 相互作用哈密顿量的可分性如何影响量子系统的定义？
• RQ3 能否在不预先假设的前提下，仅基于哈密顿量结构唯一确定系统-环境划分？
• RQ4 在相互作用的网络系统中，局部相互作用的可分性条件之间有何关联？
• RQ5 通过哈密顿量结构识别系统的逆问题，揭示了量子系统的何种本质特征？

主要发现

• 相互作用哈密顿量的可分性——特别是其在非纠缠基下的对角化——为定义量子系统提供了物理标准。
• 系统的定义本质上是关系性的，无法在不同时定义其'环境'的前提下独立确立。
• 在具有多个相互作用部分的复合系统中，局部相互作用的可分性条件相互制约。
• 通过哈密顿量结构识别系统，是退相干理论框架下的一个逆问题。
• 一个简单的示例验证了，可分性条件能够成功依据哈密顿量结构识别出系统-环境的划分。